Eine Studie eines von portugiesischen Forschern geleiteten Teams sagt voraus, dass das künftige Weltraumobservatorium der ESA Hunderttausende supermassereicher schwarzer Löcher entdecken wird, von denen einige entstanden sind, als das Universum weniger als eine Milliarde Jahre alt war.
Das künftige Observatorium der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), das NewAthena-Teleskop, könnte eine noch nie dagewesene Anzahl supermassereicher Schwarzer Löcher aufspüren, von denen einige entstanden sind, als das Universum weniger als eine Milliarde Jahre alt war.
Dies ist zumindest die Erwartung eines internationalen Teams unter der Leitung portugiesischer Forscher, die einen simulierten Röntgenkatalog des Himmels erstellt haben, um mit Hilfe kosmologischer Simulationen die Fähigkeit von NewAthena zu testen, die schwächsten und am weitesten entfernten schwarzen Löcher zu entdecken.
Diese Forschungsergebnisse wurden kürzlich in der Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht.
"Mit New Athena wird es möglich sein, etwa 250.000 aktive galaktische Kerne zu entdecken, d. h. schwarze Löcher, die sich aktiv ernähren. Und von diesen 250.000 werden 20.000 etwa 2 Milliarden Jahre vom Beginn des Universums entfernt sein und 35 etwa 1000 Millionen Jahre vom Beginn des Universums. Das entspricht einer Steigerung um einen Faktor von etwa 30 im Vergleich zu dem, was mit den derzeitigen Teleskopen möglich ist", erklärt Nuno Covas, Forscher am Institut für Astrophysik und Weltraumwissenschaften (IA) und an der Fakultät für Naturwissenschaften der Universität Lissabon, im Gespräch mit Euronews.
Röntgenstrahlen als zentrales Instrument der Untersuchungen
Dies wird das erste Mal sein, dass Astronomen in der Lage sein werden, AGNs in Röntgenstrahlen aus der so genannten Epoche der Reionisation statistisch zu untersuchen, einer Phase in der kosmischen Geschichte, als das Universum weniger als eine Milliarde Jahre alt war.
Den Autoren des Artikels zufolge sind Röntgenstrahlen ein wesentliches Instrument, um diese schwarzen Löcher aufzuspüren, während sie sich aktiv ernähren, da die Materie, die sich in sie hineinschlängelt, sich auf Millionen von Grad erhitzt und hochenergetische Strahlung aussendet.
José Afonso, ebenfalls vom IA und der naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Lissabon, sagt, dass "wir derzeit fast die erste Phase des Universums erreicht haben, in der Galaxien und schwarze Löcher damit angefangen haben, zu erscheinen". New Athena wird es jedoch durch die Beobachtung einer kleinen Himmelsregion - ein Gebiet von zehn Quadratgrad - nun auch ermöglichen, diese ersten Galaxien und schwarzen Löcher vollständig zu untersuchen.
Die Astronomen des Instituts für Astrophysik und Weltraumwissenschaften betonen, wie wichtig es ist, das Potenzial des NewAthena-Teleskops zu testen, um einige der großen Unbekannten zu beseitigen, die die Entstehung schwarzer Löcher noch umgeben.
Die große Frage nach der Entstehung von Galaxien und schwarzen Löchern
Eine der größten Herausforderungen der modernen Astrophysik besteht darin, zu verstehen, wie sich Galaxien und die schwarzen Löcher in ihrem Zentrum gemeinsam bilden und weiterentwickeln.
"Was wir wirklich wollen, ist, diese schwarzen Löcher zu entdecken, aus denen sich die ersten Galaxien gebildet haben. Heute können wir nicht herausfinden, was zuerst da war. Es ist ein bisschen wie ein Spiel mit dem Huhn oder dem Ei. Entsteht zuerst ein gigantisches schwarzes Loch, um das sich dann eine Galaxie bildet, oder entsteht zuerst eine Galaxie, aus der dann irgendwie ein gigantisches schwarzes Loch hervorgeht", fragt José Afonso.
Der Forscher und Mitglied des Vorstands und des wissenschaftlichen Teams des NewAthena Wide Field Imager (WFI) Instruments fügt hinzu, dass das Teleskop durch die Entdeckung dieser ersten schwarzen Löcher in den ersten Galaxien "es möglich machen könnte zu verstehen, ob diese Löcher beim Urknall selbst entstanden sind".
Israel Matute, einer der Mitautoren der Studie, ist ebenfalls der Ansicht, dass "die von NewAthena gelieferte Großfeld- und Hochenergieansicht des Universums eine wesentliche Ergänzung zu den revolutionären Observatorien des nächsten Jahrzehnts sein wird, darunter LISA (NASA/ESA) und das Square Kilometre Array (SKAO)".
Die NewAthena-Mission befindet sich derzeit in der Entwicklungsphase und soll 2027 offiziell von der ESA gestartet werden. Der Start des Teleskops, das eine Röntgenaufnahme des Universums machen soll, ist für 2037 geplant. Ein weiteres Ziel der Mission wird es sein, heiße Gasstrukturen zu kartieren und ihre physikalischen Eigenschaften zu bestimmen.